摘要：本文詳細介紹TMS320VC33控制下的地震記錄儀的整體設計過程。本系統是采用TMS320VC33為主控芯片采集由16位模數轉換芯片AD976轉換后的16位數字量；經TMS320VC33處理后的16位數字量完成與上位計算機通信。主要應用過采樣技術、濾波技術、數字濾波技術、DSP技術、數字信號處理技術等現代電路設計技術，使本系統成為數據采集的精典產品。

關鍵詞：DSP（數字信號處理）、過采樣、濾波、模數轉換（A/D）

引言

本次設計主要采用TI公司生產的32位浮點數字信號處理芯片TMS320VC33作為系統的主控芯片；采用Analog公司生產的16位模數轉換芯片AD976作為模數轉換芯片；采用Linear公司生產的八階開關電容式低通濾波器LTC1064－2作為硬件濾波芯片。本系統功能的實現主要分為兩個部分即：硬件電路設計和DSP軟件程序設計。

1. 硬件電路設計

考慮到系統功能的實現，硬件電路設計主要分為四個部分即：信號前置處理和信號濾波處理、信號AD轉換、DSP功能實現，計算機接口電路。系統框圖如圖1：

1.1 信號前置處理和濾波處理

信號前置主要是通過DG419二選一模擬開關對兩個量程的信號進行切換選通，DG419的控制端由DSP直接控制，模擬信號通過DG419送給LF356運算放大器，進行信號的放大和一級濾波。這里用運算放大器人為作了一個二階濾波器，將信號整形處理幅值為10V的準備供給AD的電壓信號。通過前置處理的模擬信號經過DG419進行選擇由DSP控制分成兩種情況即通過LTC1064－2濾波通道或者直接送給AD976，通過LTC1064－2的將前置信號的高頻濾掉，濾波器的轉折頻率由DSP提供的濾波時鐘控制。

1.2 模數轉換

信號經前置整形和濾波后的10V電壓信號送到模數轉換器AD976，一個模擬量經AD轉換后產生16位數字電壓量，在轉換結束后由AD976的BUSY管腳的狀態給后面的74HC574一個鎖存脈沖，將16位數字量信號鎖存到74HC574上，等待DSP來讀取數據。這里面AD976的轉換及前置DG419的信號選通都是由DSP主控的，從時間上能夠保證讀取AD轉換后的有效數據。

1.3 DSP功能實現

TMS320VC33是TI公司生產的高性能浮點數字信號處理芯片，根據DSP芯片本身的特點需要考慮幾個方面：

(1) 電源供給

DSP本身使用3.3V工作電壓，使用1.8V鎖向環電壓，需要采用TI公司推薦的電源芯片TPS767D318將＋5V電源電壓轉換成3.3V和1.8V。

(2) 晶振產生電路

根據使用的晶振不同采用的晶體振蕩起振電阻和電容不同，這里采用10M晶振，起振電阻和電容分別選用470歐姆和15pF電容。

(3) 鎖向環電路

鎖向環需要采用推薦電路，注意用的電阻分別為100歐姆和103電容。

(4) 電平轉換電路

由于DSPVC33只能接受3.3V電平信號，因此需要用電平轉換芯片74LVT245進行電平轉換，同時考慮對74LVT245的讀寫邏輯操作。

1.4 計算機接口電路設計

計算接口電路框圖如圖2所示。

計算機接口電路主要完成計算機與DSP通信的功能。計算機通過給DSP一個硬件中斷向DSP發送數據，當DSP響應硬件中斷后通過程序將中斷清除。計算機通過邏輯控制數據判斷FIFO狀態，決定讀取FIFO數據的時間。這樣完成了DSP與上位計算機的接口。

2． DSP軟件程序設計

DSP軟件程序設計主要完成發送通道選擇采樣時鐘、濾波時鐘；采集AD數據；處理AD數據（包括數字濾波和數據整理）；保存數據到FIFO存儲器；處理硬件中斷。DSP軟件程序流程圖如圖3、圖4、圖5所示。

3． 結論

DSP控制的數據采集系統主要應用了現代電子電路設計方法，數字信號處理技術、模擬濾波技術、系統抗干擾技術、虛擬儀器技術、可編程邏輯控制技術。整個系統選用了一批高性能的芯片，保證系統的可靠性和系統的采集精度，是數據采集的精典產品。